3.2第一章终ppt课件

1、O返回21 ,21 d() TV mV mTnCTnCTTU 21 ,21 d() Tp mp mTnCTnCTTH 理想气体绝热过程的理想气体绝热过程的U、H和和W的计算：的计算：,21() V mnCTTWU 重要！重要！O返回理想气体绝热可逆过程功的计算：理想气体绝热可逆过程功的计算：2211 ddVVVVKWp VVV 112111 ()1KWVV 1122pVp VK)(常数常数KpV )(1111111222 VVpVVpWcxndxxnn 111高数高数)(111122VpVpW O返回)()(11222212,pnRTppnRTpTTnCmV 理想气体绝热不可逆过程功的计算理想

2、气体绝热不可逆过程功的计算)()()(1122221212,pnRTppnRTpVVpTTnCUWemV 移项：移项：112,2,)()(TppRCTRCmVmV O返回热源热源第二类第二类永动机永动机QW热机热机Q2高温热源高温热源T2W低温热源低温热源T1Q1第二定律的用途：第二定律的用途：解决可能性解决可能性(方向方向)。二、热力学第二定律二、热力学第二定律Kelvin ：第二类永动机不可能第二类永动机不可能Clausius：不可：不可能把热从低温物能把热从低温物体传到高温物体，体传到高温物体，而不引起其它变而不引起其它变化。化。O返回（1 1等温可逆膨胀等温可逆膨胀ABAB）（2 2绝

3、热可逆膨胀绝热可逆膨胀(BC)(BC)Q 2= 0（3 3等温可逆压缩等温可逆压缩(CD)(CD) U3 = 0（4 4绝热可逆压缩绝热可逆压缩(DA)(DA) Q4 = 012111lnVVnRTWQ 21)(12,22TTMVMVTTnCdTnCUW34233lnVVnRTWQ )(21,4412TTnCdTnCUWmVTTmV ( Qh )（Qc）三、三、Carnot 循环循环(一一) Carnot 循环的步骤循环的步骤U 1= 0O返回122131ln)(VVTTnRWW 34212131VVlnnRTVVlnnRTWWW 整个循环：整个循环：根据绝热可逆过程方程式根据绝热可逆过程方程

4、式132121 VTVT过程过程2：142111 VTVT过程过程4：4312VVVV 相除得重要！重要！0 UO返回( (净功净功) )O返回（二热机循环的效率（二热机循环的效率1. 任意热机任意热机(循环循环)的效率：的效率： Q = Q1+ Q3 =Qh+ Qc整个循环过程的热：整个循环过程的热：2. Carnot 循环的效率：循环的效率：hchChhQQ1QQQQW 1211211221lnln)(TTTVVnRTVVTTnRQWh 热机转换系数热机转换系数O返回1100%25T 一个理想卡诺热机在温差为一个理想卡诺热机在温差为100K的两个热源之间工的两个热源之间工作，若热机效率为作

5、，若热机效率为25%，已知每一循环中热源，已知每一循环中热源T2吸收吸收1000J,计算计算T1、T2和功。和功。解：解： 卡诺热机的效率为：卡诺热机的效率为：121TT 则有：则有：因而：因而：KTKT300,40021 O返回1QW ）（2QWW )1000(%252 WWQWW根据热机效率定义：根据热机效率定义：那么：那么：JW3 .333 O返回四、四、Carnot 定理定理1、 定理：所有工作于同温热源和同温冷源之间的热定理：所有工作于同温热源和同温冷源之间的热机，其效率都不能超过可逆机，即可逆机的效率最大。机，其效率都不能超过可逆机，即可逆机的效率最大。121TT ir= r（一（

6、一Clausius 不等式不等式1 1、 意义：（一切非敞开体系的普遍规律）意义：（一切非敞开体系的普遍规律） （1 1不可逆过程系统的熵变大于过程的热温商；不可逆过程系统的熵变大于过程的热温商；（2 2可逆过程中系统的熵变等于过程的热温商。可逆过程中系统的熵变等于过程的热温商。（3 3系统不可能发生熵变小于热温商的过程。系统不可能发生熵变小于热温商的过程。2 2、 T T是环境温度：当使用其中的是环境温度：当使用其中的“”时，可认为时，可认为T T是系统温度。是系统温度。 3 3、 与与“第二类永动机不可能等价。第二类永动机不可能等价。热力学第二定律的数学表达式热力学第二定律的数学表达式O返

7、回4 4、 用处：判断过程性质用处：判断过程性质热力学第二定律的数学表达式热力学第二定律的数学表达式S TQ TQ TQirr不可能！不可能！O返回0 S ir= r熵增加原理并没有明熵增加原理并没有明确解决方向问题，即确解决方向问题，即ir过程不一定自发。过程不一定自发。（二熵增加原理：（二熵增加原理： 使用克劳修斯不等式判据过程的利弊：热使用克劳修斯不等式判据过程的利弊：热温商难于计算。温商难于计算。1 1、对绝热系统：、对绝热系统：即绝热系统的熵不可能减少。即绝热系统的熵不可能减少。irir过程过程自发自发irir过程过程非自发非自发irir过程过程O返回2、对孤立系统：、对孤立系统：0

8、 S 自发自发= = 可逆可逆意义：孤立系统中进行的过程永远朝着意义：孤立系统中进行的过程永远朝着S增加的增加的方向，限度是方向，限度是Smax 熵判据熵判据 。限度限度孤立系统的划定：孤立系统的划定：熵增加原理熵增加原理方向方向环环孤孤SSS O返回3 3、数学表达式：、数学表达式： 自发自发= = 可逆可逆限度限度熵的宏观物理意义：熵的宏观物理意义：（1 1在孤立系统中，熵增加在孤立系统中，熵增加= =能贬值；能贬值；孤立系统的熵是其能量不可用性的度量。孤立系统的熵是其能量不可用性的度量。（2 2自然界实际过程向着能量可用性减小的自然界实际过程向着能量可用性减小的方向进行能量贬值方向）。方

9、向进行能量贬值方向）。方向方向0 环环SSO返回熵判据问题已经彻底解决。熵判据问题已经彻底解决。总结总结: :实践总结：实践总结：第二定律：第二定律：Clausius不等式：不等式：熵增加原理：熵增加原理：熵增加原理熵增加原理发现发现定量化定量化Q = 0孤立系统孤立系统发现自发过程共性发现自发过程共性解决了过程可能与否，难度大解决了过程可能与否，难度大计算计算S S 和和 ，不方便，不方便只能判断是否可逆，不理想只能判断是否可逆，不理想由由 S 确定方向和限度，解决问题方便确定方向和限度，解决问题方便 TQO返回判断以下说法是否正确，说明原因：判断以下说法是否正确，说明原因：1 1、不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。、不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。2 2、有人用以下事实来否认热力学第二定律，请指出错误之处：、有人用以下事实来否认热力学第二定律，请指出错误之处：（1 1理想气体等温可逆膨胀过程的热全部转化变成功，与开尔理想气体等温可逆膨胀过程的热全部转化变成功，与开尔文的说法不符合。文的说法不符合。（2 2被压瘪了的乒乓